análisis cae: elementos finitos
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1
Análisis CAE:
Elementos finitos
En este anexo se han comprobado, mediante el programa SolidWorks SimulationXpress (análisis CAE), los cálculos realizados con el diagrama Söderberg de todas las piezas dimensionadas según dicho criterio, y se han dimensionado y comprobado que no fallen las piezas que no se han sabido calcular (ya por su geometría suponían una complejidad elevada), con un factor de seguridad aceptable; estas son: la plataforma y las chapas en forma de U, tanto la superior como la inferior.
Al final de este anexo se comprobara como la hipótesis de peso propio de la estructura se cumple, ya que con la simulación efectuada se consigue un peso aproximado por elemento, que sumados dan la masa aproximada de la estructura.
2
Chapa Superior (U)
1. Materiales
Material Masa Volumen
42CrMo4 88.54 Kg 0.0113 m3
2. Información de cargas y restricciones
Sujeción
Chapa Superior (U) 2 caras fijas
Cargas
Fuerza 1 En 1 caras, fuerza normal 29430 N, distribución uniforme
Fuerza 2 En 1 caras, fuerza normal a plano de referencia 29430 N, distribución
uniforme Fuerza 3 En 2 caras, fuerza normal a plano de
referencia 25168 N, distribución uniforme
3
3. Propiedad del estudio
Información Malla
Tipo malla Malla sólida Mallador utilizado Malla estándar
Verificación Jacobiana 4 points Tamaño elementos 38.958 mm
Tolerancia 1.9479 mm Calidad Alta
Número elementos 8791 Número nodos 18382
Información del solver
Calidad Alta Tipo Solver Solver tipo FFEPlus
4
4. Resultados
4a. Tensiones
Nombre Tipo Mín.
(MPa)
Ubicación
(mm)
Máx.
(MPa)
Ubicación
(mm)
Stress VON: Von Misses
1.512 (233.213, 11.678,-326.638)
509.269 (-208.48, 1023.19, -65.643)
Simulación Tensiones
5
4b. Desplazamientos
Nombre Tipo Mín.
(mm)
Ubicación
(mm)
Máx.
(mm)
Ubicación
(mm)
Displacement URES: Desplazamiento
Resultante
0 (-217, 3450, -50.5)
17.245 (-21.30, -2.90, -344)
Simulación desplazamientos
8
6. Apéndice
Apéndice
Nombre material 42CrMo4 Tipo modelo material Isotrópico elástico lineal
Criterio de error predeterminado Tensión máxima de von Mises
Nombre Propiedad Valor Unidades
Módulo elástico 2.05e11 N/m2
Coeficiente Poisson 0.285 NA Módulo Cortante 8e10 N/m2
Densidad 7850 kg/m3
Limite tracción 1.3e9 N/m2 Límite elástico 9e8 N/m2
Conductividad térmica 42.7 W/(m·K) Calor específico 477 J/(kg·K)
9
Chapa Inferior (U)
1. Materiales
Material Masa Volumen
42CrMo4 176.02 Kg 0.0224 m3
2. Información de cargas y restricciones
Sujeción
Chapa Inferior (U) 3 caras fijas
Cargas
Fuerza 1 En 2 caras, fuerza normal 19620 N, distribución uniforme
Fuerza 2 En 2 caras, fuerza normal a plano de referencia -200597.38 N, distribución
uniforme Fuerza 3 En 2 caras, fuerza normal 17154 N,
distribución uniforme
10
3. Propiedad del estudio
Información Malla
Tipo malla Malla sólida Mallador utilizado Malla estándar
Verificación Jacobiana 4 points Tamaño elementos 42.924 mm
Tolerancia 2.1462 mm Calidad Alta
Número elementos 8870 Número nodos 18780
Información del solver
Calidad Alta Tipo Solver Solver tipo FFEPlus
11
4. Resultados
4a. Tensiones
Nombre Tipo Mín. (MPa)
Ubicación (mm)
Máx. (MPa)
Ubicación (mm)
Stress VON: Von Misses
0.002 (-0.908, 2873.03,
10)
284.785 (-71.492, 320.848, 6.189)
Simulación Tensiones
12
4b. Desplazamientos
Nombre Tipo Mín.
(mm)
Ubicación
(mm)
Máx.
(mm)
Ubicación
(mm)
Displacement URES: Desplazamiento
Resultante
0 (34, 133.072,
10)
0.805 (-91.744, 593.925, 360)
Simulación desplazamientos
15
6. Apéndice
Apéndice
Nombre material 42CrMo4 Tipo modelo material Isotrópico elástico lineal
Criterio de error predeterminado Tensión máxima de von Mises
Nombre Propiedad Valor Unidades
Módulo elástico 2.05e11 N/m2
Coeficiente Poisson 0.285 NA Módulo Cortante 8e10 N/m2
Densidad 7850 kg/m3
Limite tracción 1.2833e9 N/m2 Límite elástico 8.75e8 N/m2
Conductividad térmica 42.7 W/(m·K) Calor específico 477 J/(kg·K)
16
Plataforma
1. Materiales
Material Masa Volumen
C25K 1185 Kg 0.15 m3
2. Información de cargas y restricciones
Sujeción
Plataforma 2 caras fijas
Cargas
Fuerza 1 En 4 caras, fuerza normal 14715 N, distribución uniforme
17
3. Propiedad del estudio
Información Malla
Tipo malla Malla sólida Mallador utilizado Malla estándar
Verificación Jacobiana 4 points Tamaño elementos 109.84 mm
Tolerancia 5.4918 mm Calidad Alta
Número elementos 7637 Número nodos 15604
Información del solver
Calidad Alta Tipo Solver Solver tipo FFEPlus
18
4. Resultados
4a. Tensiones
Nombre Tipo Mín. (MPa)
Ubicación (mm)
Máx. (MPa)
Ubicación (mm)
Stress VON: Von Misses
0.003 (-4017.12, 5,
-2944.44)
233.075 (-870.904, 3.138,
-2612.92)
Simulación Tensiones
19
4b. Desplazamientos
Nombre Tipo Mín.
(mm)
Ubicación
(mm)
Máx.
(mm)
Ubicación
(mm)
Displacement URES: Desplazamiento
Resultante
0 (-950, 10,
-2558)
61.826 (2.353, 499.998, -1553.58)
Simulación desplazamientos
23
Nombre material AISI 1020 Tipo modelo material Isotrópico elástico lineal
Criterio de error predeterminado Tensión máxima de von Mises
Nombre Propiedad Valor Unidades
Módulo elástico 2e11 N/m2
Coeficiente Poisson 0.29 NA Módulo Cortante 7.7e10 N/m2
Densidad 7900 kg/m3
Limite tracción 4.205e8 N/m2 Limite elástico 3.516e8
Coeficiente dilatación térmica
1.5e-5 /Kelvin
Conductividad térmica 47 W/(m·K) Calor específico 420 J/(kg·K)
Pletina 1
24
1. Materiales
Material Masa Volumen
42CrMo4 57.268 Kg 0.0073 m3
2. Información de cargas y restricciones
Sujeción
Pletina 1 2 caras fijas
Carga
Fuerza 1 En 1 cara, fuerza normal a plano
567.8 N, distribución uniforme
Fuerza 2 En 1 cara, fuerza normal a plano
8526.6 N, distribución uniforme
Fuerza 3 En 1 cara, fuerza normal a plano
100232 N, distribución uniforme
Fuerza 4 En 1 cara, fuerza normal a plano
3804.1 N, distribución uniforme
Fuerza 5 En 1 cara, fuerza normal a plano
17279 N, distribución uniforme
Fuerza 6 En 1 cara, fuerza normal a plano
98798 N, distribución uniforme
Fuerza 7 En 1 cara, fuerza normal a plano
836.19 N, distribución uniforme
Fuerza 8 En 1 cara, fuerza normal a plano
12556 N, distribución uniforme
25
3. Propiedad del estudio
Información Malla
Tipo malla Malla sólida Mallador utilizado Malla estándar
Verificación Jacobiana 4 points Tamaño elementos 19.615 mm
Tolerancia 0.981 mm Calidad Alta
Número elementos 9160 Número nodos 16428
Información del solver
Calidad Alta Tipo Solver Solver tipo FFEPlus
26
4. Resultados
4a. Tensiones
Nombre Tipo Mín.
(MPa)
Ubicación
(mm)
Máx.
(MPa)
Ubicación
(mm)
Stress VON: Von Misses
0.005 (-1550, 12.5, 0)
520.379 (342.653, 12.49,
-252.968)
Simulación Tensiones
27
4b. Desplazamientos
Nombre Tipo Mín.
(mm)
Ubicación
(mm)
Máx.
(mm)
Ubicación
(mm)
Displacement URES: Desplazamiento
Resultante
0 (1500, 25,
-17.5)
7.131 (147.636, -0.013, -320)
Simulación desplazamientos
30
6. Apéndice
Apéndice
Nombre material 42CrMo4 Tipo modelo material Isotrópico elástico lineal
Criterio de error predeterminado Tensión máxima de von Mises
Nombre Propiedad Valor Unidades
Módulo elástico 2.05e11 N/m2
Coeficiente Poisson 0.285 NA Módulo Cortante 8e10 N/m2
Densidad 7850 kg/m3
Limite tracción 9.25e9 N/m2 Límite elástico 6.5e8 N/m2
Conductividad térmica 42.7 W/(m·K) Calor específico 477 J/(kg·K)
31
Pletina 2
1. Materiales
Material Masa Volumen
42CrMo4 57.137 Kg 0.0073 m3
2. Información de cargas y restricciones
Sujeción
Pletina 1 2 caras fijas
Carga
Fuerza 1 En 1 cara, fuerza normal a plano
119.08 N, distribución uniforme
Fuerza 2 En 1 cara, fuerza normal a plano
2126.1 N, distribución uniforme
Fuerza 3 En 1 cara, fuerza normal a plano
98798 N, distribución uniforme
Fuerza 4 En 1 cara, fuerza normal a plano
17279 N, distribución uniforme
Fuerza 5 En 1 cara, fuerza normal a plano
98812 N, distribución uniforme
Fuerza 6 En 1 cara, fuerza normal a plano
17058 N, distribución uniforme
Fuerza 7 En 1 cara, fuerza normal a plano
126.87 N, distribución uniforme
Fuerza 8 En 1 cara, fuerza normal a plano
1905.1 N, distribución uniforme
32
3. Propiedad del estudio
Información Malla
Tipo malla Malla sólida Mallador utilizado Malla estándar
Verificación Jacobiana 4 points Tamaño elementos 19.501 mm
Tolerancia 0.975 mm Calidad Alta
Número elementos 9156 Número nodos 16481
Información del solver
Calidad Alta Tipo Solver Solver tipo FFEPlus
33
4. Resultados
4a. Tensiones
Nombre Tipo Mín.
(MPa)
Ubicación
(mm)
Máx.
(MPa)
Ubicación
(mm)
Stress VON: Von Misses
0.114 (-655.418, 12.557, 169.888)
267.072 (350.012, 12.759, 81.475)
Simulación Tensiones
34
4b. Desplazamientos
Nombre Tipo Mín.
(mm)
Ubicación
(mm)
Máx.
(mm)
Ubicación
(mm)
Displacement URES: Desplazamiento
Resultante
0 (1500, 25,
-17.5)
1.623 (-304.736, 12.605, 259.995)
Simulación desplazamientos
37
6. Apéndice
Apéndice
Nombre material 42CrMo4 Tipo modelo material Isotrópico elástico lineal
Criterio de error predeterminado Tensión máxima de von Mises
Nombre Propiedad Valor Unidades
Módulo elástico 2.05e11 N/m2
Coeficiente Poisson 0.285 NA Módulo Cortante 8e10 N/m2
Densidad 7850 kg/m3
Limite tracción 9.25e9 N/m2 Límite elástico 6.5e8 N/m2
Conductividad térmica 42.7 W/(m·K) Calor específico 477 J/(kg·K)
38
Bulón Diámetro 80 mm
1. Materiales
Material Masa Volumen
42CrMo4 17.24 Kg 0.0022 m3
2. Información de cargas y restricciones
Sujeción
Bulón 80 mm 2 caras fijas
Cargas
Fuerza 1 En 2 caras, fuerza normal a plano
912.93 N, distribución uniforme
Fuerza 2 En 1 cara, fuerza normal a plano
200597.38 N, distribución uniforme
39
3. Propiedad del estudio
Información Malla
Tipo malla Malla sólida Mallador utilizado Malla estándar
Verificación Jacobiana 4 points Tamaño elementos 13.086 mm
Tolerancia 0.654 mm Calidad Alta
Número elementos 7923 Número nodos 12591
Información del solver
Calidad Alta Tipo Solver Solver tipo FFEPlus
40
4. Resultados
4a. Tensiones
Nombre Tipo Mín.
(MPa)
Ubicación
(mm)
Máx.
(MPa)
Ubicación
(mm)
Stress VON: Von Misses
1.568 (-0.003, -62.15, 105.409)
549.425 (2.988, -40.168, 18.148)
Simulación Tensiones
41
4b. Desplazamientos
Nombre Tipo Mín.
(mm)
Ubicación
(mm)
Máx.
(mm)
Ubicación
(mm)
Displacement URES: Desplazamiento
Resultante
0 (40, 0,
438.5)
0.234 (-40.01, 44.6, 223)
Simulación desplazamientos
45
Nombre material 42CrMo4 Tipo modelo material Isotrópico elástico lineal
Criterio de error predeterminado Tensión máxima de von Mises
Nombre Propiedad Valor Unidades
Módulo elástico 2.05e11 N/m2
Coeficiente Poisson 0.28 NA Módulo Cortante 7.9e10 N/m2
Densidad 7700 kg/m3
Limite tracción 1e9 N/m2 Límite elástico 6.833e8 N/m2
Conductividad térmica 50 W/(m·K) Calor específico 460 J/(kg·K)
46
Bulón Diámetro 35 mm
1. Materiales
Material Masa Volumen
42CrMo4 17.24 Kg 0.0022 m3
2. Información de cargas y restricciones
Sujeción
Bulón 80 mm 2 caras fijas
Cargas
Fuerza 1 En 2 caras, fuerza normal a plano
912.93 N, distribución uniforme
Fuerza 2 En 1 cara, fuerza normal a plano
200597.38 N, distribución uniforme
47
3. Propiedad del estudio
Información Malla
Tipo malla Malla sólida Mallador utilizado Malla estándar
Verificación Jacobiana 4 points Tamaño elementos 13.086 mm
Tolerancia 0.654 mm Calidad Alta
Número elementos 7923 Número nodos 12591
Información del solver
Calidad Alta Tipo Solver Solver tipo FFEPlus
48
4. Resultados
4a. Tensiones
Nombre Tipo Mín.
(MPa)
Ubicación
(mm)
Máx.
(MPa)
Ubicación
(mm)
Stress VON: Von Misses
1.568 (-0.003, -62.15, 105.409)
549.425 (2.988, -40.168, 18.148)
Simulación Tensiones
49
4b. Desplazamientos
Nombre Tipo Mín.
(mm)
Ubicación
(mm)
Máx.
(mm)
Ubicación
(mm)
Displacement URES: Desplazamiento
Resultante
0 (40, 0,
438.5)
0.234 (-40.01, 44.6, 223)
Simulación desplazamientos
52
6. Apéndice
Apéndice
Nombre material 42CrMo4 Tipo modelo material Isotrópico elástico lineal
Criterio de error predeterminado Tensión máxima de von Mises
Nombre Propiedad Valor Unidades
Módulo elástico 2.05e11 N/m2
Coeficiente Poisson 0.28 NA Módulo Cortante 7.9e10 N/m2
Densidad 7700 kg/m3
Limite tracción 1e9 N/m2 Límite elástico 6.833e8 N/m2
Conductividad térmica 50 W/(m·K) Calor específico 460 J/(kg·K)
53
Bulón Diámetro 30 mm
1. Materiales
Material Masa Volumen
42CrMo4 0.33 Kg 0.00032 m3
2. Información de cargas y restricciones
Sujeción
Bulón 30 mm 2 caras fijas
Cargas
Fuerza 1 En 2 caras, fuerza normal a plano
912.93 N, distribución uniforme
Fuerza 2 En 1 cara, fuerza normal a plano
200597.38 N, distribución uniforme
54
3. Propiedad del estudio
Información Malla
Tipo malla Malla sólida Mallador utilizado Malla estándar
Verificación Jacobiana 4 points Tamaño elementos 13.086 mm
Tolerancia 0.654 mm Calidad Alta
Número elementos 7923 Número nodos 12591
Información del solver
Calidad Alta Tipo Solver Solver tipo FFEPlus
55
4. Resultados
4a. Tensiones
Nombre Tipo Mín.
(MPa)
Ubicación
(mm)
Máx.
(MPa)
Ubicación
(mm)
Stress VON: Von Misses
1.568 (-0.003, -62.15, 105.409)
549.425 (2.988, -40.168, 18.148)
Simulación Tensiones
56
4b. Desplazamientos
Nombre Tipo Mín.
(mm)
Ubicación
(mm)
Máx.
(mm)
Ubicación
(mm)
Displacement URES: Desplazamiento
Resultante
0 (40, 0,
438.5)
0.234 (-40.01, 44.6, 223)
Simulación desplazamientos
59
6. Apéndice
Apéndice
Nombre material 42CrMo4 Tipo modelo material Isotrópico elástico lineal
Criterio de error predeterminado Tensión máxima de von Mises
Nombre Propiedad Valor Unidades
Módulo elástico 2.05e11 N/m2
Coeficiente Poisson 0.28 NA Módulo Cortante 7.9e10 N/m2
Densidad 7700 kg/m3
Limite tracción 1e9 N/m2 Límite elástico 6.833e8 N/m2
Conductividad térmica 50 W/(m·K) Calor específico 460 J/(kg·K)
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